[实用新型]一种空心阴极

说明书

本实用新型公开了一种空心阴极，包括空心阴极本体，其特征在于，所述空心阴极包括热子骨架和热子，热子缠绕在热子骨架外的凹槽中，热子与热子骨架之间制备有一层绝缘层，所述热子骨架为金属材质，以金属钼材质为最佳。所述空心阴极还包括支撑筒，热子骨架末端装配部与支撑筒内壁紧密配合，所述支撑筒与热子骨架焊接。本实用新型通过将现有技术中热子外部的绝缘层缩小到仅包裹热子外壁的薄层，使用金属作为热子骨架，使用金属钼代替原有的陶瓷材质作为热量传导物，降低了空心阴极的加热功率，提高了加热效率，实现了减少热子材料蒸发的技术效果，提高了热子寿命。

技术领域

本实用新型涉及航天技术推进领域，具体涉及一种空心阴极的结构。

背景技术

空心阴极广泛应用于离子注入、离子镀膜、空间推进等设备中。在军事上，阴极是各类微波电子器件、微光夜视器件、红外成像器件和紫外成像器件的心脏。同时，在工业和医疗等设备中，利用阴极作为发射源的X光管、像增强器、加速管和显示器起到了非常重要的作用。在科学研究中，各类分析仪器、电子束加工、电子束曝光、电子束蒸发等设备中，阴极也是不可或缺的关键部件。

特别是在空间应用中，空心阴极作为电推进系统的核心部件之一，其各项性能均是限制推力器性能的重要指标。由于空心阴极承受着推力器中最高的等离子体密度、最大的电流密度以及最高的温度，因而对其性能参数、可靠性以及寿命均提出了很高的要求。阴极工作时需要在高温下进行，所以在满足阴极工作条件的情况下，需要尽可能大幅度降低设备功耗，提高阴极的寿命和效率。现有的阴极存在加热效率不高，热子寿命不长等问题，空心阴极的性能尚有继续提升的空间。

实用新型内容

为解决现有的阴极存在加热效率不高，热子寿命不长的问题，本实用新型提供了一种空心阴极。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种空心阴极，包括空心阴极本体，所述空心阴极包括套装在发射体外部的热子骨架、焊接于发射体上方的阴极顶；热子骨架外表面开设有凹槽，将现有空心阴极中热子外部的绝缘层缩小到仅包裹热子外壁的薄层，表面涂覆有绝缘层的热子铺设在热子骨架外表面的凹槽中，凹槽的深度大于或等于表面涂覆有绝缘层的热子的直径；从而将热子骨架材质由金属代替原有的陶瓷作为热量传导介质，尤其采用金属钼材质用作热子骨架可以极大减少空心阴极的加热功率，实现减少热子材料蒸发的技术效果，同时缩短了热子与发射体之间的距离，热传递效率更高，提高热子寿命。

本申请中的热子骨架末端还包括中空的支撑部，相当于现有技术中的阴极管，在空心阴极中为一体式结构。由于金属钼材质在高温下变脆，容易破裂，所以本申请将传统空心阴极的阴极管进一步做出分体设计改进，即热子骨架和支撑筒，热子骨架末端装配部外壁与支撑筒内壁紧密配合，支撑筒与热子骨架焊接，因为支撑筒的厚度很薄，所以支撑筒采用不同于钼的金属材质，以克服金属钼的脆性带来的破裂风险。

为了屏蔽阴极向下端的热辐射，热子骨架的末端装配部底端装有瓷环。当热子骨架为一体式结构时，瓷环下端设置有一金属材质固定环，固定环焊接在热子骨架内壁，对瓷环进行轴向限位抵紧固定。优选的，热子骨架和支撑筒为分体式结构时，所述瓷环的外径与支撑筒的内径相同，支撑筒内壁的凸起将瓷环抵紧，对其进行轴向限位，对阴极起到很好的隔热效果。

所述空心阴极还包括隔热体、套筒和隔热体支撑环；所述隔热体套在热子骨架的外部，套筒套装在隔热体的外部，套筒顶端与热子骨架焊接，对隔热体进行轴向限位和径向限位，隔热体支撑环装配在支撑筒外部，对隔热体进行支撑并对其进行轴向限位，隔热体支撑环与套筒和支撑筒连接处均为焊接连接，进而将隔热体卡紧固定。

隔热体在热子引出位置开槽，开槽宽度略大于热子直径，隔热体开槽末端，在热子转向引出的位置开圆孔，圆孔直径略大于绝缘管的外径,热子的一端与热子骨架连通并焊接,另一端从热子骨架底部绕出,穿过隔热体沟槽引出,引出的热子外部套有绝缘管，绝缘管通过金属环固定在隔热体支撑环上。